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以太網交換機的背板帶寬科普

交換機的背板帶寬,是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。

背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力,單位為Gbps,也叫交換帶寬,一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。

一臺交換機的背板帶寬越高,所能處理數據的能力就越強,但同時設計成本也會越高。


一般來講,計算方法如下:

1)線速的背板帶寬 考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數*相應端口速率*2(全雙工模式)如果總帶寬≤標稱背板帶寬,那么在背板帶寬上是線速的。

2)第二層包轉發線速 第二層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法,如果這個速率能≤標稱二層包轉發速率,那么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。

3)第三層包轉發線速 第三層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其余類型端口數*相應計算方法,如果這個速率能≤標稱三層包轉發速率,那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。

1.488Mpps是怎么得到的呢?

包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包(最小包)的個數作為計算基準的。對于千兆以太網來說,計算方法如下:1,000,000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明:當以太網幀為64byte時,需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網端口在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps??焖僖蕴W的線速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一,為148.8kpps。

對于萬兆以太網,一個線速端口的包轉發率為14.88Mpps。

對于千兆以太網,一個線速端口的包轉發率為1.488Mpps。

對于快速以太網,一個線速端口的包轉發率為0.1488Mpps。

對于OC-12的POS端口,一個線速端口的包轉發率為1.17Mpps。

對于OC-48的POS端口,一個線速端口的包轉發率為468MppS。

所以,如果能滿足上面三個條件,那么我們就說這款交換機真正做到了線性無阻塞。

背板帶寬資源的利用率與交換機的內部結構息息相關。


目前交換機的內部結構主要有以下幾種:

一是共享內存結構,這種結構依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接,由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內存帶寬、很高的管理費用,尤其是隨著交換機端口的增加,中央內存的價格會很高,因而交換機內核成為性能實現的瓶頸。

二是交叉總線結構,它可在端口間建立直接的點對點連接,這對于單點傳輸性能很好,但不適合多點傳輸。

三是混合交叉總線結構,這是一種混合交叉總線實現方式,它的設計思路是,將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣,中間通過一條高性能的總線連接。其優點是減少了交叉總線數,降低了成本,減少了總線爭用;但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。

 

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